复合混凝法处理高炉煤气洗涤水试验

【水资源·水环境】复合混凝法处理高炉煤气洗涤水试验肖作义1，王玉晨2，高英1（1．内蒙古科技大学，内蒙古包头014010；2．中冶集团包头钢铁设计研究院，内蒙古包头014010）摘要：以包钢高炉煤气洗涤水处理系统为研究对象，通过静态混凝沉淀试验，确定复合混凝剂最佳配比为聚合硫酸铁10mg /L 、聚丙烯酰胺0．1mg /L 、石灰25 250mg /L （调节pH 值为8．5左右）。

处理后，出水清澈透明、浊度低，絮体大而密实、沉降速度快，水质能够达到回用水水质指标要求。

关键词：水处理；高炉煤气；洗涤水；聚合硫酸铁；聚丙烯酰胺；复合絮凝剂中图分类号：TU991．2文献标识码：Adoi ：10．3969/j．issn．1000-1379．2011．09．014Complex Coagulation Process of Blast Furnace Gas Washing WaterXIAO Zuo-yi 1，WANG Yu-chen 2，GAO Ying 1（1．Inner Mongolia University of Science and Technology ，Baotou 014010，China ；2．Baotou Metallurgical Design and Research Institute ，China Metallurgical Group Corporation ，Baotou 014010，China ）Abstract ：By taking the treatment system of blast furnace gas washing water in Baotou Iron and Steel Company as the study object ，the static coagu-lation precipitation experiments are performed to determine the best ratio of composite coagulant which is PFS 10mg /L ，PAM 0．1mg /L ，lime 25－250mg /L （adjusting pH value to 8．5or so ）．After the treatment ，the reuse water is clear and transparent with low turbidity ，the floc is big and dense with fast settling velocity ，and the water quality can meet the requirements of recycle water indicators．Key words ：water treatment ；blast furnace gas ；washing water ；PFS ；PAM ；composite flocculent包钢1# 3#高炉总有效容积为5913m 3，煤气发生量为76万m 3/h 。

包钢高炉煤气采用湿法工艺除尘，其中：1#、2#高炉采用洗涤塔、文氏洗涤器并联供水洗涤系统，3#高炉采用双文氏洗涤器串联供水洗涤系统。

系统稳定运行对高炉用水水质的提高起着重要作用。

高炉煤气洗涤水治理应从经济运行、节约水资源和保护水环境三方面考虑，对污水进行适当处理，最大限度地循环使用水资源［1－3］。

包钢1# 3#高炉煤气洗涤水处理系统总处理水量约为4000m 3/h ，循环率达94%。

自运行以来，循环水处理、水质稳定性和污泥处理方面还存在以下问题：①循环水总固体悬浮物（SS ）浓度偏高，包钢1# 3#高炉煤气洗涤水在进入沉淀池之前，悬浮物浓度高达2000 2500mg /L ，经混凝沉淀加絮凝剂处理后，悬浮物浓度约为200mg /L ，没有达到高炉洗涤水水质要求（小于120mg /L ），易堵塞洗涤系统和供水管网系统；②循环水水质差，易结垢，每年需花费大量的人力、物力、财力清洗或更换设备和管道，造成了较大的经济损失；③污泥处理工艺运行情况一般，出泥量较小，滤机检修频率高，制约着污泥处理系统的稳定运行，同时污泥处理系统泥浆外排量大，易造成环境污染。

据2008年12月至2009年3月对包钢高炉洗涤污水进行连续监测，其水质具有如下特征：①成分复杂，既有溶解态，又有悬浮态或其他细分散态；②主要污染因子为SS 、色度和浊度。

1试验材料和方法1．1主要设备及用具试验使用的主要设备及用具有无极调速六联搅拌机、量筒、烧杯、100mL 注射器、温度计、GDS －3型光电式浑浊度仪、pHS －2型酸度计等。

1．2混凝剂（1）聚合硫酸铁。

聚合硫酸铁（简称聚铁）是近年来国内污水处理中采用的无机高分子混凝剂之一，其标准容重为（1．10ʃ0．05）kg /m 3、Fe 3+含量大于17%、Fe 2+含量小于0．19%、稀盐酸不溶物小于1%。

（2）聚丙烯酰胺。

试验使用固体聚丙烯酰胺，加水配制成一定浓度的溶液。

（3）聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁复合混凝剂。

使用聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁进行复合配比试验，加入石灰50 250mg /L收稿日期：2011-03-12作者简介：肖作义（1962—），男，内蒙古包头人，教授，硕士，研究方向为水处理技术。

E-mail ：xiao2135333@126．com·43·第33卷第9期人民黄河Vol．33，No．92011年9月YELLOW RIVER Sep．，2011调节pH 值为8．5左右，观察两种药剂同时使用时去除率的变化。

1．3试验方法（1）测原水温度、浊度及pH 值。

（2）用1000mL 量筒取12个水样至12个1000mL 烧杯中。

（3）设定最小投药量和最大投药量，利用均分法确定各组试验的混凝剂投加量。

（4）将第1组试验水样置于搅拌混凝剂机中，开动机器，调整转速，中速运转几分钟，同时用移液管将混凝剂加入加药试管中。

加药试管中药液较少时，可加入蒸馏水，以降低药液残留在试管上产生的误差。

（5）快速运转搅拌机（如300 500r /min ，注意不要超过搅拌机的最高允许转速），待转速稳定后，将药液加入水样烧杯中，同时开始记时，快速搅拌30min 。

（6）30min 后，迅速将转速调到中速运转（如120r /min ），然后用少量蒸馏水洗加药试管，并将洗涤水加入水样杯中，搅拌5min 后，迅速将转速调至慢速（如80r /min ）搅拌10min 。

（7）搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程、外观、大小、密实程度等。

（8）搅拌过程完成后，停机，将水样杯取出，置一旁静沉15min ，并观察记录矾花沉淀的过程，与此同时，将第2组6个水样置于搅拌机中。

（9）第1组6个水样静沉15min 后，用注射器每次吸取水样杯中上清液约130mL ，置于6个200mL 烧杯中，检测并记录浊度、pH 值。

（10）比较第1组试验结果，根据6个水样的浊度及水样混凝沉淀时所观察到的现象，对最佳投药量的范围作出判断。

重新设定最大投药量和最小投药量，重复上述试验。

2结果与分析2．1聚合硫酸铁试验向原水投加聚铁混凝剂，投药量分别为10、20、30、40、50mg /L ，取上清液，测定SS 和COD ，聚铁投药量与SS 、COD 去除率的关系见图1。

投加药量为10mg /L 时，SS 和COD 的去除率都未超过95%。

投加药量为30mg /L 时，SS 和COD 的去除率分别为96．7%和93．8%，尽管SS 、COD 等明显降低，但出水水质不能完全达到回用水要求，特别是除铁效果较差。

图1聚铁投药量与SS 、COD 去除率的关系2．2碱化聚丙烯酰胺试验聚丙烯酰胺（碱化比为20%）投药量为0．1 0．2mg /L 时，对SS 、COD 的去除率都很高（见图2），COD 去除率大于95%，SS 去除率大于98%。

观察发现：絮体大、沉速快；出水呈淡乳白色，浊度高，最高达36NTU。

图2碱化聚丙烯酰胺投药量与SS 、COD 去除率的关系2．3聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁复合混凝剂试验（1）取聚合硫酸铁药剂10mg /L 分别与0．05、0．10、0．15mg /L 聚丙烯酰胺药剂进行配比试验；再取聚合硫酸铁药剂5mg /L 分别与0．10、0．20mg /L 聚丙烯酰胺药剂进行配比试验。

聚合硫酸铁药剂投药量为10mg /L 时，水处理效果较好。

（2）取聚合硫酸铁药剂10mg /L ，分别与0．025、0．050、0．015、0．100、0．125mg /L 聚丙烯酰胺药剂进行配比试验。

聚丙烯酰胺药剂投加量小于0．1mg /L 时，随着聚丙烯酰胺药剂投加量的增加，SS 、COD 去除率增大；聚丙烯酰胺药剂投加量达0．1mg /L 时，SS 、COD 去除率最大；聚丙烯酰胺药剂投加量大于0．l mg /L 时，SS 、COD 去除率无明显变化。

（3）取聚合硫酸铁药剂10mg /L 、聚丙烯酰胺药剂0．1mg /L 进行配比试验。

出水SS 小于120mg /L ，但总硬度无明显降低。

（4）取聚合硫酸铁药剂10mg /L 、聚丙烯酰胺药剂0．1mg /L ，同时加入石灰50 250mg /L （调节pH 值为8．5左右）进行试验。

出水SS 小于120mg /L ，SS 和COD 的去除率高于98%，且总硬度明显降低，水质完全达到回用水水质指标要求。

3结语（1）单一使用聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺处理包钢高炉煤气洗涤水时，尽管SS 、COD 都明显降低，但出水水质不能完全达到回用水水质指标要求。

聚合硫酸铁处理出水虽然水质清澈，但是其除铁效果很差。

聚丙烯酰胺虽然除铁能力强，但是处理出水呈乳白色，浊度过高。

（3）复合混凝剂最佳配比为聚合硫酸铁10mg /L 、聚丙烯酰胺0．1mg /L 、石灰50 250mg /L （调节pH 值为8．5左右）。

（2）采用复合混凝剂处理包钢高炉煤气洗涤水时，出水清澈透明、浊度低，絮体大而密实、沉降速度快，水质能够达到回用水水质指标要求。

参考文献：［1］李云超，彭逢军，刘雄杰．涟钢高炉煤气洗涤水的水质处理［J ］．冶金动力，2005（1）：71－73．［2］周文．高炉煤气洗涤水处理技术［J ］．水处理信息导报，2004（1）：50－50．［3］高漫春．高炉煤气洗涤水的水质稳定处理及技术改造［J ］．工业水处理，2003（11）：83－85．【责任编辑刘祺】·53·人民黄河2011年第9期。